基于自发漏磁检测的钢绞线两点腐蚀试验研究

为研究存在两腐蚀点时钢绞线磁信号的变化规律以及腐蚀点之间的相互影响,设计了4组不同间距的试件,利用电化学腐蚀装置控制腐蚀程度,再通过三维磁信号扫描装置测试漏磁信号。研究表明:单个腐蚀区域的判断准则也适用于两个腐蚀区域;距离较近的两腐蚀区域的磁信号会在两点之间产生叠加,出现极值,且不同提离高度下磁信号曲线的汇交距离与腐蚀区域的间距呈正相关;试件在腐蚀区域会发生磁信号的突变,其变化范围具有一定宽度,该影响宽度与试件腐蚀度呈Boltzmann函数分布,可用该曲线影响宽度评价单个腐蚀区域的腐蚀程度,也可用于确定两个腐蚀区域在确定特定腐蚀度下不产生叠加的最小间距。

镀锌钢绞线断丝的自发漏磁检测试验

为了研究镀锌钢绞线断丝与自发漏磁信号之间的关系,考虑了磁极方向、护套和传感器间距等3个影响因素,设置15根镀锌钢绞线试件,利用万能试验机开展拉伸试验,并通过磁力计测得试件的漏磁信号,得到试件从开始拉伸到断丝的全过程漏磁信号变化,分析了不同因素对漏磁信号的影响.研究结果表明:镀锌钢绞线的拉伸荷载-位移曲线基本上可以分为4个阶段,在各阶段转换处,各漏磁信号分量变化具有明显规律;法向分量和平行钢绞线的切向分量会发生明显的突变,垂直钢绞线的切向分量始终平稳减小.因此,基于自发漏磁的斜拉桥拉索的检测和健康监测中,可以通过处理分析得到漏磁信号分量的变化规律,对拉索受力阶段和断丝情况进行判断.

基于自发漏磁的RC梁内钢筋锈蚀宽度检测

为研究锈蚀钢筋自发漏磁效应在锈蚀区域产生的磁信号特征,推动桥梁钢筋锈蚀缺陷检测技术发展,以二维梯形磁偶极子模型为理论依据,将自发漏磁技术应用于钢筋锈蚀宽度检测。在数值分析磁偶极子模型的基础上,分别完成了对8根裸筋和10片混凝土梁的加速锈蚀、扫描及破坏试验。分析得到沿钢筋纵向的磁感应强度Bx-x曲线图和相邻提离高度漏磁信号曲线交点间距Di-yi曲线图,以提离高度为零时的线性拟合值D0作为判据,提出了基于二维梯形磁偶极子模型的钢筋锈蚀区域宽度检测方法。数值分析以及裸筋和梁内锈蚀试验结果表明:根据提离高度为零时的线性拟合值D0可消除实际工程中混凝土梁的保护层厚度对提离高度的限制,提高定量判断钢筋锈蚀区域宽度的精度。

考虑端部效应的钢筋锈蚀自发漏磁检测试验与仿真

自发漏磁检测技术可以对钢筋锈蚀缺陷进行诊断,但是当锈蚀区域距离钢筋端部较接近时,该区域漏磁信号会受到端部退磁场信号的影响。针对端部效应较明显的钢筋进行加速锈蚀试验,采集钢筋空间自发漏磁信号,通过试验和COMSOL仿真分析,提出了基于切向磁感应强度梯度峰值间距的钢筋锈蚀宽度判别方法,构建了考虑端部效应的钢筋锈蚀度评价指标。结果表明:当提离高度为6 cm时锈蚀宽度判别方法的最小相对误差为4%,平均相对误差为27.9%;通过有限元仿真分析验证,该方法同样适用于锈蚀区域不对称时锈蚀宽度的判断;该钢筋锈蚀度评价指标能有效的排除磁参数差异造成的端部效应影响,且该指标数值出现异常下降时,表示钢筋的锈蚀程度已经处于严重阶段。

基于自发漏磁效应的钢绞线应力检测试验研究

为实现基于自发漏磁效应的钢绞线应力检测,对1860级钢绞线进行了张拉试验,研究其表面漏磁场强度随所受拉应力的变化规律,初步建立了基于自发漏磁效应的钢绞线受力大小分级标准,同时探究了试件长度和提离高度对漏磁场强度的影响。结果表明:漏磁强度法向分量B_(y)与拉力值F正相关,B_(y)-F曲线存在“两侧陡,中间平缓”的现象,其梯度在加载过程中发生明显变化;漏磁场法向分量的梯度曲线K_(y)-F存在两个转折点,由此将钢绞线拉伸过程的应力分为0~31.24%、31.24%~71.79%、71.79%~100%极限承载力3个区间,通过测量K_(y)-F曲线的变化趋势,可判断出钢绞线某一时刻应力值所处区间。随着提离高度的增大,加载过程中漏磁场强度的变化范围减小;随着试件长度增大,B_(y)-F曲线的变化率趋于稳定。

锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力与自发漏磁相关性试验研究

为探索锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力与自发漏磁的相关性,同时开展了锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力和自发漏磁检测试验。基于法拉第电解第一定律对试件进行不同程度电化学加速锈蚀,并采集了试件锈蚀后的自发漏磁信号,最后采用四点弯曲试验测定试件受弯承载力。结果表明:随着锈蚀加深,试件自发漏磁分量曲线出现愈发明显磁异变峰的同时,受弯承载力逐渐衰减,通过该磁异变峰可确定锈蚀区域并判断受弯承载力大致衰减程度。随着试件受弯承载力持续衰减,漏磁曲线梯度与邻增量均非线性单调增加,且该梯度和邻增量增长快慢均与受弯承载力损失快慢一致。梯度和邻增量均能昭示受弯承载力的大幅衰减,邻增量出现峰值点可作为受弯承载力为零的判据。

桥梁内部钢结构病害检测研究与应用

桥梁内部钢结构病害隐蔽性强、不易察觉,极易造成难以预见的结构破坏,因此如何实现内部病害的及时检测和精准诊断,成为亟待解决的重大难题。基于自发漏磁检测原理,揭示了磁场变异与钢结构损伤的相关性,然后利用此共性特征,开展桥梁内部钢结构病害无损检测研究;重点针对钢筋锈蚀、拉索腐蚀断丝和钢筋应力破坏3种桥梁内部病害,总结了笔者团队在检测方法、装置研发与应用方面取得的研究成果,对比分析了常用检测方法的技术特征,为推动桥梁无损检测技术的快速发展奠定了研究基础。